石英砂选矿提纯技术分析与探讨

成都理工大学 王中荣 林金辉

近年来，随着我国化学工业领域的不断发展，矿石的选矿提纯技术也获得了很大提高。当前，在人们的生产、生活里使用较为普遍的矿石中，以石英矿的应用范围最为广泛，主要应用于建筑工业、玻璃制造业以及陶瓷制造业等领域，且需求量较大。但我国对石英砂选矿提纯技术的研究却起步较晚，且国内大部分石英砂都需要经过选矿提纯处理后才能被应用。

一、常用的石英砂选矿提纯方法

石英砂提纯就是清除其原矿中含有的杂质，进而获得纯度较高的高纯或者是超高纯石英砂。当前，生产中较为常用的石英砂提纯方法有以下4种。

1.水洗、分级脱泥法。石英砂中往往含有多种矿物杂质，而不同杂质的品位与石英砂的粒度变化有着密切关系，如SiO2的品位会随着石英砂粒度的变小而降低，Fe，Al等杂质的品位则会随着石英砂粒度的变小而升高。这种现象在黏土性矿物石英砂中较为明显。因此，在对石英砂进行提纯之前，应对原矿进行必要的水洗和分级脱泥处理。例如，江苏宿迁马陵山矿的石英砂原矿化学组成为SiO278.39%、Fe2O31.68%、Al2O311.28%，其中0.1 mm粒级含量为27.65%。在采用水洗、分级脱泥法对原矿进行处理后，SiO2的品位上升至86.36%，Fe2O3降低至0.49%，A12O3降低至6.79%。目前，水洗和分级脱泥是矿石提纯中的常用方法，其工艺较为简单，效果较好，但并不适用于所有的矿石，如对石英砂表面存在的薄膜铁和具有黏性的杂质就无法去除。

2.擦洗法。擦洗法主要是利用机械设备使矿粒进行运动，通过砂粒之间的摩擦力，将附着在石英砂表面的薄膜铁和黏性杂质研磨去除，然后再对矿粒进行分类，最终达到提纯的目的。当前，生产中应用较为普遍的擦洗法有棒磨擦洗和机械擦洗两种。一般认为，机械擦洗法因易受擦洗机械自身结构特点以及配置形式的影响而使擦洗效果不稳定，擦洗时间和擦洗浓度也会影响擦洗效果。通常情况下，石英矿的擦洗浓度以保持在50%～ 60%最为理想，浓度过大或过小都会对擦洗效果产生不良影响。擦洗时间也并非越长越好，因为时间过长会增加设备磨损和提纯成本。目前，我国应用较为普遍的是棒磨擦洗法，而且已获得较为成熟的发展。在实际生产中，应根据不同地区的矿石特点，采用与之相适应的擦洗方法和设备，必要时可以将多种方法配合使用，以达到理想效果。

3.磁选法。磁选法主要用以清除石英矿中的赤铁矿、黑云母等弱磁性杂质。磁选的常用设备有湿式强磁磁选设备和高梯度磁选设备。湿式强磁磁选设备对石英矿中的褐铁矿、赤铁矿以及黑云母等弱磁性杂质的清除效果较好；而清除磁铁矿等强磁性杂质时，则需使用弱磁设备或是中磁设备。在采用磁选法对石英矿进行选矿提纯时，要对磁选次数和磁场强度进行有效控制，并不是磁场强度越高、磁选次数越多，磁选效果就越好。一般情况下，随着磁选次数的增加，矿石中的铁含量会减少，但只有在一定的磁场强度下，才能去除其中的大部分铁质。另外，除铁效果与石英砂粒度也有一定关系，通常石英砂的粒度越小，除铁效果越好。

4.浮选法。如果石英矿中含有较多杂质，采用擦洗、脱泥、磁选等方法都无法达到理想提纯效果时，则可采用浮选法进一步提纯。浮选法主要用以清除石英砂中的长石、云母以及各种非磁性伴生杂质。国外很多专家对石英与长石的分离技术已有深入研究，常采用在酸性环境中使用阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂的方法，从而达到分离效果。但由于含氟的废水会对大气环境和水环境产生不良影响，因而无氟有酸浮选法是近年来较为提倡的一种新工艺。无氟有酸浮选法主要是利用自然界的中性介质和石英与长石不同的结构、成分，适当调整阳离子混合捕收剂比例，对长石进行有限浮选，进而达到分离提纯的目的。目前，关于无氟无酸浮选法的相关理论研究不多，而且也很少见到其运用于工业生产。对于云母来说，因其自身结构与石英有一定的相似性，所以如果仅在酸性条件下使用捕收剂，则将两者分离的难度较大。

二、石英砂选矿提纯工艺流程

根据石英砂的品位要求、杂质种类及含量等因素的不同，生产中应注意选用不同的提纯工艺。

1.擦洗—分级、脱泥。在自然环境下，石英砂会因风化和沉积作用而使黏性杂质附着在其表面或是产生薄膜铁。对于这种石英砂，采用擦洗—分级、脱泥工艺即可有效去除杂质，达到提纯目的。

2.擦洗—脱泥—磁选。石英矿中的褐铁矿、赤铁矿、黑云母等弱磁性杂质和磁铁矿等强磁性杂质只有通过磁选工艺才能被去除。在实际生产中，一般多使用湿式强磁设备进行分离提纯。

3.棒磨擦洗—脱泥—磁选—浮选。在我国，棒磨擦洗工艺的应用较为广泛。它不仅能够显著提高擦洗效果，而且可以通过摩擦使原来的石英粒度发生改变，为石英矿的进一步提纯打下基础。